MMO titán anódháló

Hálós MMO titán anód (titán alapú fém-oxid bevonatú hálóanód), a méretstabil anód A (DSA) család egyre népszerűbb az elektrokémiai területen egyedi szerkezeti kialakítása és kiemelkedő teljesítménye miatt.

Az MMO titánanódok kereskedelmi tisztaságú titán alapját használják, amelyet nemesfém-oxidokkal, például ruténiummal, irídiummal és tantállal vonnak be. Ez egy nagy vezetőképességű, erős katalitikus aktivitású és kiváló korrózióállóságú titán hálós aljzatot hoz létre. Fő előnye a titán szerkezeti stabilitásának és a nemesfém-oxidok katalitikus tulajdonságainak tökéletes ötvözése. Továbbá a hálós szerkezet nagy porozitása jelentősen javítja az elektrokémiai reakciók hatékonyságát.

A klóralkáli ipar nagyméretű termelésétől a precíziós galvanizálás mikronméretű megmunkálásán át, a fejlett ipari szennyvízkezeléstől a nagy acélszerkezetek katódos védelméig, a hálós MMO titánanódok nélkülözhetetlen alapalkatrészekké váltak számos területen.

A Mesh MMO titán anódok specifikációi

A hálós MMO titánanódok specifikációs rendszere három fő dimenzió köré épül: az aljzat tulajdonságai, a bevonat paraméterei és a szerkezeti méretek. A különböző specifikációk kombinálhatók a különféle működési követelmények pontos kielégítése érdekében.

(I) Hordozóanyag specifikációk

Az elektróda szerkezeti alapjaként szolgáló aljzat közvetlenül meghatározza az anód mechanikai szilárdságát és korrózióállóságát. Jelenleg a fő anyag az ipari tisztaságú titán, amely megfelel az ASTM B265Gr1 szabványnak.
A titán hálós aljzat vastagsága jellemzően 0.6-0.89 mm, ami speciális alkalmazásokhoz 0.3-2.0 mm-re bővíthető. A hálószemek mérete téglalap vagy négyzet alakú, a standard specifikációk 2.5 × 4.6 mm-től 25 × 50 mm-ig terjednek. A porozitás elérheti a 60%-80%-ot, biztosítva a sima elektrolitáramlást és a bőséges reakcióterületet. Az aljzat hossza a berendezés igényeihez igazítható, akár 76 m-ig, a szélessége pedig 10 mm-től 1220 mm-ig terjedhet, így a kis elektrolizáló celláktól a nagy katódos védelmi rendszerekig sokféle telepítési igényt kielégít.

(II) Bevonatspecifikációk

A bevonat a hálós MMO titánanód katalitikus funkciójának lényege. Összetétele és paraméterei közvetlenül meghatározzák az elektróda elektrokémiai teljesítményét. A klórfejlesztő rendszer RuO₂-IrO₂ kompozit oxidot használ, amely alkalmas klórtartalmú környezetekhez, például a klóralkáliiparhoz. Az oxigénfejlesztő rendszer IrO₂-Ta₂O₅ vegyes oxidot használ, amely olyan alkalmazásokhoz alkalmas, mint a szulfátelektrolízis. Speciális, nagy pontosságú alkalmazásokhoz platinacsoport-fém módosító réteget használnak a katalitikus stabilitás további fokozása érdekében.

A bevonat főbb műszaki paramétereit szigorúan ellenőrzik: a vastagságnak 2.0 mikronnál nagyobbnak kell lennie a teljes védő és katalitikus réteg biztosítása érdekében; a kristálysűrűséget 6-12 g/cm³ között szabályozzák, a bevonat ellenállását pedig 9-11 mikroohm/cm között tartják a kiváló vezetőképesség és katalitikus aktivitás biztosítása érdekében.

(III) Elektrokémiai teljesítmény

Az elektrokémiai teljesítmény az anód praktikusságának egyik fő mutatója, amely elsősorban az áramterhelhetőséget, a potenciáljellemzőket és az élettartamot foglalja magában. Az áramsűrűség tekintetében ez az anód akár 10 000 A/m²-es átmeneti túlfeszültségeket is elvisel, és hosszú távú üzemeltetés esetén ≤5,000 A/m²-es tartományon ajánlott szabályozni. A lineáris áramkimenet a különböző modellek esetében 1.32 és 23.1 mA/m² között változik.

A potenciáljellemzők a bevonat összetételétől függően változnak. A klórfejlődési rendszerekben a klórfejlődési túlfeszültség ≤1.36 V (a SHE-hez képest), míg az oxigénfejlődési rendszerekben a túlfeszültség 20-30%-kal alacsonyabb, mint a hagyományos elektródáknál, ami jelentősen csökkenti a cellafeszültséget és az energiafogyasztást. Az élettartam tekintetében 110 mA/m² névleges áramerősség mellett a standard termék élettartama meghaladja a 100 évet, ipari nagy intenzitású elektrolízis körülményei között pedig elérheti az 5-7 évet. A titán hordozó 3-5-ször újra bevonható, ami meghosszabbítja az élettartamát.

(IV) Környezeti alkalmazkodóképesség

A hálós MMO titánanód kivételes környezeti alkalmazkodóképességgel büszkélkedhet, specifikációi pedig teljes mértékben megfelelnek a különféle üzemi körülmények szigorú követelményeinek. Sav- és lúgállósága lefedi a teljes pH-tartományt 0-14 között, lehetővé téve a stabil működést extrém savas és lúgos környezetben, például tömény kénsavban és marónátronban. Sótűrő képességét sótalanító alkalmazásokban validálták, ellenáll a 300 g/l-t meghaladó Cl⁻-koncentrációnak. Rövid ideig akár 80 °C-os hőmérséklet-állósággal is büszkélkedhet, és a bevonatjavításnak köszönhetően még magasabb hőmérsékleteket is elvisel.

A Mesh MMO titán anód előnyei

A hálós MMO titánanód átfogó előnyöket kínál a szerkezeti kialakítás, a teljesítmény és az összköltség terén, amelyek különösen a következő öt aspektusban tükröződnek:

(I) Hálószerkezet

A hálószerkezet nagy porozitása (60%-80%) 3-5-szörösére növeli fajlagos felületét a síkelektródákhoz képest, jelentősen növelve az elektrolit tömegátadási hatékonyságát és a reakció érintkezési felületét. Ez teljesebb elektrokémiai reakciókat tesz lehetővé. Azonos áramviszonyok mellett a reakciósebesség több mint 40%-kal nő a hagyományos elektródákhoz képest. Továbbá a hálószerkezet folyékonysága megakadályozza a reakciótermékek felhalmozódását az elektróda felületén, csökkentve a polarizációt és biztosítva a stabilabb és hatékonyabb elektrolízist.

(II) Méretstabilitás

A titán hordozó nulla veszteséget eredményez az elektrolízis során. A cellafeszültség-ingadozások ±2%-on belül szabályozhatók. Mivel a nemesfém-oxid bevonat csökkenti a reakció túlfeszültségét, az üzemi feszültség 10-20%-kal alacsonyabb, mint a grafit anódoké, ami 15-25%-kal javítja az elektrolízis rendszer teljes energiahatékonyságát. A klóralkáli ipart példaként véve, ennek az anódnak a használata 200-300 kWh-val csökkentheti az egyenáramú energiafogyasztást tonnánként marónátronként.

(III) Kiváló korrózióállóság

A titán hordozó és a nemesfém-oxid bevonat szinergikus védőrendszert alkot, amely kivételes korrózióállósággal ruházza fel az anódot. Erősen korrozív környezetben, például klórt és fluort tartalmazó környezetben, stabilan és hosszú ideig működhet észrevehető kopás nélkül, kiküszöbölve a hagyományos elektródák elektrolitjának korrózió okozta üledékkel és szennyeződésekkel való szennyezésének problémáját.

(IV) Környezetbarát és tiszta

A bevonóanyag kémiailag stabil, és az elektrolízis során nem oldódnak ki nehézfém ionok, így megakadályozható a katódtermék szennyeződése. Különösen alkalmas nagy tisztaságot igénylő alkalmazásokhoz, például élelmiszeripari minőségű vegyi anyagok gyártásához és precíziós galvanizáláshoz. Szennyvízkezelési alkalmazásokban nem bocsát ki szennyező anyagokat, és hatékonyan katalizálja a szerves szennyező anyagok lebomlását, így kettős környezeti előnyt biztosít: „szennyezésmentes kezelési folyamatot”.

(V) Költségelőnyök

Az MMO titánanód hosszú élettartama és stabilitása közvetlenül jelentős karbantartási költségelőnyöket eredményez: a gyakori elektródacsere szükségtelen, ami csökkenti a berendezések állásidejét és a csere munkaköltségeit. A méretstabilitás kiküszöböli az elektródák közötti távolság rendszeres beállításának szükségességét, csökkentve a rutinszerű karbantartási munkaterhelést. Az alapanyag újrahasznosítható és újra felhasználható a bevonat meghibásodása után, elkerülve a hagyományos elektródák pazarló ártalmatlanítását.

A számítások azt mutatják, hogy bár a hálós MMO titánanód kezdeti beszerzési költsége magasabb, mint a hagyományos elektródáké, életciklus-költsége több mint 40%-kal alacsonyabb, mint a grafit anódoké, és körülbelül 30%-kal alacsonyabb, mint az ólomötvözet anódoké, így tipikusan gazdaságos terméknek számít, „magas kezdeti beruházással és alacsony hosszú távú költségekkel”.

A Wstitanium kiaknázva az aljzatmegmunkálás, a bevonattechnológia, a precíziós gyártás és az egyedi szolgáltatások terén meglévő erősségeit, tovább növeli a hálós MMO titánanódok alkalmazási értékét, olyan megoldásokat kínálva, amelyek egyensúlyt teremtenek a minőség és a költséghatékonyság között. Az elektrokémiai ipar folyamatos fejlesztésével és technológiai fejlődésével a hálós MMO titánanódok áttörést érhetnek el még több feltörekvő területen, különösen az új energiák, a csúcskategóriás gyártás és a környezetvédelem területén.